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12 Enero 2024

Refinado de caolines con el sistema de hidrociclonado AMP

Información de Fueyo Editores

El mineral caolinita es uno de los minerales mayoritarios en las capas más superficiales de la corteza terrestre junto con el cuarzo, micas, feldespato y calcita. El término caolín es aplicable a productos principalmente compuestos por caolinita (en ocasiones haloisita), el cual se produce en yacimientos minerales que contengan una cantidad significativa de caolinita.

Bárbara Ruiz Martínez, responsable de Laboratorio y Calidad
Esteban Salgado Prieto, jefe de Procesos Industriales

Por lo tanto, se puede definir como caolín a toda roca masiva con un porcentaje variable de minerales de la arcilla, de composición igual o próxima a la del mineral caolinita y que sean fáciles de concentrar separando el resto de minerales.

Cuando la naturaleza de la roca es arcillosa se denomina comúnmente arcilla caolinífera o refractaria. Estas arcillas, que son difíciles de tratar ya que es costoso concentrar los silicatos alumínicos hidratados, son de uso directo en la industria, mientras que el caolín necesita un procesado previo para obtener partículas más finas, lo que supone una mejor calidad y unos usos más específicos en la industria.

Los usos del caolín son muy diversos hasta el punto de que es una de las materias primas más importantes y llega a cubrir cientos de aplicaciones a nivel industrial entre los que se encuentran la fabricación de refractarios, la industria textil y papelera, etc.

Esta gran variedad de aplicaciones se debe a las propiedades inherentes a su naturaleza entre las que destaca: su blancura, su elevada refractariedad, sus poderes absorbentes y adherentes, atoxicidad, su superficie específica y el fino tamaño de partículas, entre otras. Todo esto, unido a su abundancia y amplia distribución mundial, hace del caolín una de las materias primas no metálicas de mayor consumo e importancia industrial.

Entre los minerales asociados por su naturaleza al caolín, hay algunos que son perjudiciales para la pureza del mismo. Estos son principalmente los óxidos de hierro y titanio, los cuales dan color a la arcilla y reducen su brillo; el exceso de sílice, que puede provocar problemas de abrasión; y la micas y feldespatos, que pueden empobrecer las propiedades reológicas y, al igual que el exceso de sílice y la presencia excesiva de óxidos de hierro y titanio, puede afectar a la abrasión y al brillo.

SISTEMA DE HIDROCICLONADO AMP

Advanced Mineral Processing, S.L. (en adelante AMP), empresa de Ingeniería de Procesos, ha realizado múltiples proyectos para el lavado de caolines en los que se ha tenido que enfrentar a diferentes retos desde optimizar plantas existentes con la implementación de equipos de alto rendimiento hasta diseño de plantas multidisciplinares capaces de obtener productos de diferentes calidades y subproductos valorizables de minerales asociados a la naturaleza del yacimiento.

En este artículo se presenta un caso de mejora de una planta existente tras una auditoria de la planta realizada por AMP.

El problema principal del cliente era que no conseguía llegar a la composición química óptima para mejorar la calidad del producto final. En concreto, debían subir el contenido en Al2O3 por encima de 35% en el producto final y el de SiO2 por encima de 70%.

A continuación, se presenta de forma esquemática la parte del proceso sobre la que trabajó AMP: Como se puede observar, la instalación del cliente dispone de dos etapas de hidrociclonado. La primera etapa está compuesta por una batería de hidrociclones de 100 mm y la segunda por una de 50 mm.

Se interviene, en primera instancia, en las condiciones de proceso de la batería de hidrociclones de 50 mm para intentar aumentar el contenido de alúmina. Estos cambios consistieron principalmente en probar diferentes modificaciones o configuraciones de los hidrociclones, ajustar las presiones de trabajo y analizar todas las corrientes (alimentación, hundido y rebose).

Los resultados obtenidos se presentan en la tabla 1.

Tabla 1

Como se puede observar en la tabla anterior, aunque con estos cambios en las condiciones de trabajo se consigue aumentar el contenido de alúmina del producto final, queda muy ajustado con respecto al contenido objetivo, siendo el mayor porcentaje de alúmina obtenido de un 36,68%, por lo que se teme que, si hubiera alguna variación con respecto al material en cabeza, afecte a la calidad del producto final. Es por ello por lo que se decide intervenir en la etapa de hidrociclonado anterior, batería de hidrociclones de 100 mm, y probar diferentes modificiaciones con el fin de optimizar la eficicencia de la segunda etapa.

El proceder en esta segunda intervención es el mismo que en el caso anterior; se probaron diferentes modificaciones de los hidrociclones y se analizaron tanto las granulometrías como la composición química de todas las corrientes.

Cuando se habla de “modificación oconfiguración del hidrociclón”,se refiere a una de las ventajas más diferenciales de los hidrociclones de AMP. Consiste en la posibilidad de cambiar partes clave en el hidrociclón, lo que hace que funcione de forma distinta en función de los cambios de modificación que se hagan, pudiéndose hacer adaptaciones ante posibles cambios que se produzcan en la alimentación de la planta (para evitar cambios en los productos finales) o bien, dada su versatilidad, para conseguir mejorar productos en función de la demanda del mercado.

En el caso de la primera etapa de hidrociclonado (hidrociclones de 100 mm), se probaron cuatro modificaciones diferentes: Mod I, Mod II, Mod III y Mod V (*). Además, con cada una de las modificaciones se hicieron a su vez cuatro pruebas con boquillas de diferentes tamaños, en concreto con boquillas de 12, 15, 18 y 20 mm.

(*) La nomenclatura y numeración de las modificaciones es propia de AMP.

Los resultados obtenidos se presentan en la tabla 2.

Tabla 2

Teniendo en cuenta los baremos y los resultados obtenidos con las diferentes modificaciones y boquillas, se concluye que la primera batería de hidrociclones (100 mm) trabajara con una modificación III con boquilla de 12 mm. Con ello, se consigue un contenido en Al2O3 de 35,04% en la corriente de rebose del hidrociclón y de un 71,77% de SiO2 en la corriente del hundido.

Estos resultados garantizan que en la segunda etapa de hidrociclonado (hidrociclones de 50 mm) el contenido en Al2O3 del producto final vaya a estar siempre por encima de 35%.

Con respecto al tratamiendo de la corriente del hundido del hidrociclón, AMP ha propuesto instalar una tercera etapa de hidrociclonado para mejorar la calidad de los caolines intermedios. De esta manera, el cliente podría sacar mayor rentabilidad de los productos obtenidos. Es importante resaltar que la instalación, funcionamiento y mantenimiento de los hidrociclones es sencilla y económicamente competitiva y, como se ha dicho anteriormente, su versatilidad hace que los hidrociclones sean uno de los equipos más utilizados para el lavado de arenas, recuperación de arenas finas, espesados de pulpas, clarificación parcial de efluentes, etc.

 

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